2019-2020学年高中物理 第12章 机械波单元测试（含解析）新人教版选修3-4

单元测试(时间60分钟满分100分)一、选择题(本题共16小题，每小题5分，共80分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得5分，漏选的得2分，错选的得0分)1介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点()a它的振动速度等于波的传播速度b它的振动方向一定垂直于波的传播方向c它在一个周期内走过的路程等于一个波长d它的振动频率等于波源的振动频率解析简谐机械波介质中的各质点都做简谐运动，其速度按照正弦或余弦规律变化，与波的传播速度是两码事，a项错误；横波中质点的振动方向垂直于波的传播方向，而纵波中质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，b项错误；简谐机械波介质中的各质点一个周期内走过的路程等于四个振幅，而波一个周期传播的距离等于一个波长，c项错误；机械波介质中的各质点做简谐运动的频率相等，都等于波源的振动频率，所以d项正确答案d2关于干涉和衍射现象的正确说法是()a两列波在介质中叠加一定产生干涉现象b因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象c叠加规律运用于一切波d只有频率相同的两列波叠加才能产生稳定的干涉现象解析频率相同是产生干涉的必要条件，故a选项错误，d选项正确；一切波在任何条件下都会发生衍射现象，但只有障碍物的尺寸与波长相差不多，或比波长小，衍射现象才能明显，故b选项错误；波的叠加，没有条件限制，故c选项正确答案cd3.如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷此刻，m是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是()a该时刻质点o正处在平衡位置bp、n两质点始终处在平衡位置c随着时间的推移，质点m向o点处移动d从该时刻起，经过四分之一周期，质点m到达平衡位置解析本题考查对干涉图样的认识由题图可知，图中o、m为振动加强点，此时刻o处于波谷，m处于波峰，因此a项错误n、p为减弱点，又因两列波振幅相同，因此，n、p两点振幅为零，即两质点始终处于平衡位置，b项正确质点不会随波向前推移，c项不正确从该时刻经周期，两列波在m点分别引起的振动都位于平衡位置，故m点位于平衡位置，d项正确答案bd4一振动周期为t、振幅为a、位于x0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失一段时间后，该振动传播至某质点p，关于质点p振动的说法正确的是()a振幅一定为ab周期一定为tc速度的最大值一定为vd开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离e若p点与波源距离svt，则质点p的位移与波源的相同解析因传播过程中无能量损失，则质点p的振幅与波源的振幅相同，a项正确；机械波中各个质点振动的周期与波源振动的周期相同，b项正确；机械波的波速与质点的振速是两个不同的概念，c项错误；质点p起振的方向与波源起振的方向相同，沿y轴正方向，d项错误；由机械波空间与时间上的周期性可知，e项正确答案abe5一列简谐横波在x轴上传播，某时刻波形如图所示，关于波的传播方向与质点a、b、c、d、e的运动情况，下列叙述正确的是()a若波沿x轴正方向传播，a运动的速度将减小b若波沿x轴负方向传播，c将向下运动c若e比d先回到平衡位置，则波沿x轴正方向传播d若波沿x轴正方向传播，再经过半个周期b将移到d现在的位置解析若波沿x轴正方向传播，则a向下运动，速度增大；e比d迟回到平衡位置；b不随波迁移到d，而是在平衡位置附近上下振动答案b6在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v200 m/s，已知t0时波刚好传播到x40 m处，如图所示在x400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是()a波源开始振动时方向沿y轴正方向b从t0开始经0.15 s，x40 m的质点运动的路程为0.6 mc接收器在t2 s时才能接收到此波d若波源向x轴正方向运动，接收器收到的波的频率可能为9 hz解析由图知，x40 m处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也向下(y轴负向)，a项错；由图知20 m，a10 cm，t0.1 s，而t10.15 st，所以x40 m的质点0.15 s运动的路程为s4a6a60 cm0.6 m，b项对；波由x40 m处传到x400 m处所需时间t s1.8 s，c项错当波源向x轴正向运动时，波源将靠近接收器，由多普勒效应知，接收器收到的频率将大于波源频率，而波源频率为f10 hz，d项错误答案b7在某一均匀介质中由波源o发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图，其波速为5 m/s，则下列说法正确的是()a此时p(2 m,0 cm)、q(2 m,0 cm)两点运动方向相同b再经过0.5 s质点n刚好在(5 m,20 cm)位置c能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 hzd波的频率与波源的振动频率无关解析由同侧法可得p、q两点振动方向均为y轴负方向，所以a项正确由题图知2 m，由v，得t0.4 s，所以t0.5 s1t时，由平移法可得波再传播1，n处于波峰，b项正确因该波的频率f2.5 hz，所以频率为3 hz的横波不满足干涉条件，c项错误因波源振动一个周期波传播一个波长的距离，故波的频率必与波源的振动频率相同，d项错误答案ab8一列简谐横波，在t0时波形如图所示，p、q两点的坐标分别为(1,0)、(7,0)，波的传播方向由右向左，已知t0.7 s，p点第二次出现波峰，则()at0.9 s，q点第一次出现波峰bt1.2 s，q点第一次出现波峰c振源起振方向一定向上d质点q位于波峰时，质点p位于波谷解析由图知波长4 m，第二个波峰到达p点所需时间为t0.7 s，有t0.4 s，波速v m/s10 m/s.第一个波峰传播到q，传播距离x2 m(7) m9 m，所需时间t s0.9 s，故a选项正确，b选项错误p、q两点间距6 m(1)，振动情况相反，选项d正确波的最前方x1 m处的质点正处于平衡位置向上运动，由此可知波源起振方向向上，选项c正确答案acd9在一均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点间的距离均为0.1 m，如图甲所示，一列横波沿该直线向右传播，t0时到达质点1，质点1开始向下运动，振幅为0.2 m，经过时间0.3 s第一次出现如图乙所示的波形则()a第9个质点的起振方向向上b该波的周期为0.2 sc该波的波速为4 m/sd在介质中还有一质点p，距质点1的距离为10 m，则再经2.35 sp点处于波峰解析由于质点1起振方向向下，故最前面质点的起振方向也向下根据t0.3 s时的波形图可知，0.3 s内传播了x1.51.2 m，故波速v m/s4 m/s.质点的振动周期等于波传播的周期t0.2 s.t0.3 s时，最前面的波峰为质点7，故波峰传到p点的时间t s2.35 s.答案bcd10位于坐标原点的波源s不断地产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v40 m/s，已知t0时刻波刚好传播到x13 m处，部分波形图如图所示，下列说法正确的是()a波源s开始振动的方向沿y轴正方向bt0.45 s时，x9 m处的质点的位移为零ct0.45 s时，波刚好传播到x18 m处dt0.45 s时，波刚好传播到x31 m处解析已知波沿x轴正方向传播，结合波形图可知，x13 m处质点的起振方向沿y轴正方向，所以波源s开始振动的方向沿y轴正方向，选项a正确；由图可知，波长8 m，周期t0.2 s，根据波的传播方向可知，t0时刻，x9 m处的质点正从平衡位置向下运动，经过0.45 s2.25t即t0.45 s时刻，该质点位于波谷，选项b错误；t0.45 s时，波刚好传播到x13 mvt31 m处，选项c错误，选项d正确答案ad11一简谐横波沿x轴方向传播，已知t0.1 s时的波形如图甲所示，图乙是x4 m处的质点的振动图像，则下列说法正确的是()a简谐横波是沿x轴负方向传播b简谐横波的波速为10 m/sc在t0.5 s时，x2 m处的质点到达平衡位置，沿y轴负方向运动d经过0.4 s，x2 m处的质点经过的路程为20 m解析t0.1 s时x4 m处的质点的振动方向沿y轴正方向，所以简谐横波是沿x轴负方向传播，a项正确；根据图像可知波长4 m，周期t0.4 s，所以波速为10 m/s，b项正确；在t0.1 s时，x2 m处的质点在平衡位置，沿y轴负方向运动，所以再过一个周期又回到原位置，c项正确；经过0.4 s，x2 m处的质点经过的路程为4a20 cm，d项正确答案abcd12一列简谐波沿x轴正方向传播，在t0时波形如图所示，已知波速为10 m/s.则t0.1 s时正确的波形应是()解析由题知：波长4.0 m，波在t0.1 s内传播的距离xvt100.1 m1 m，故将原波形图沿波的传播方向(即x轴正方向)平移即可，故选项c正确，选项a、b、d错误答案c13在学校运动场上50 m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器两个扬声器连续发出波长为5 m的声波一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10 m在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为()a2b4c6 d8解析考虑两列波在传播过程中的干涉设该同学从中点出发向某一端点移动的距离为x，则两列波传到该同学所在位置的波程差s(25 mx)(25 mx)2x，因为0x10 m，则0s20 m，又因波长5 m，则s为整数倍的位置有5个，5个位置之间有4个间隔，所以人感觉到声音由强变弱的次数为4次，选项b正确答案b14如图所示，一列简谐横波在x轴上传播图甲和图乙分别是在x轴上a、b两质点的振动图像，且xab6 m下列判断正确的是()a波一定沿x轴正方向传播b波长可能是8 mc波速一定是6 m/sd波速可能是2 m/s解析波的传播方向可能向x或x方向传播，a项错ab之间的距离可能是(n)或(n)，周期为4 s，波长可能为8 m，波速可能为2 m/s，c项错，b、d项正确答案bd15在o点有一波源，t0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波t14 s时，距离o点为3 m的a点第一次达到波峰；t27 s时，距离o点为4 m的b点第一次达到波谷则以下说法正确的是()a该横波的波长为2 mb该横波的周期为4 sc该横波的波速为1 m/sd距离o点为5 m的质点第一次开始向上振动的时刻为6 s末解析设波速为v，周期为t，由题意得t14 st2t7 s由以上两式，得v1 m/s，t4 s，b、c项均正确，该波波长为vt4 m，a项错误；波传播5 m所用时间为t5 s，所以t5 s时，距离o点为5 m的质点开始振动且振动方向向上，d项错误答案bc16一列简谐横波沿x轴传播，波长为1.2 m，振幅为a.当坐标为x0处质元的位移为a且向y轴负方向运动时，坐标为x0.4 m处质元的位移为a.当坐标为x0.2 m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时，x0.4 m处质元的位移和运动方向分别为()aa、沿y轴正方向 ba、沿y轴负方向ca、沿y轴正方向 da、沿y轴负方向解析分别画出两个状态的波形图，很容易得波向x轴正方向传播，两个状态的波形图关于x轴对称，可知本题正确的只有c项答案c二、非选择题(有2个题，共20分)17(10分)如图所示，甲图为某波源的振动图像，乙图是该波源产生的横波在某时刻的波形图，波动图的o点表示波源问：(1)这列波的波速多大？(2)若波向右传播，当波动图中质点q第一次到达平衡位置且向上运动时，质点p已经经过了多少路程？解析(1)由振动图像可知周期t0.2 s，由波动图像可知波长0.2 m则由波速公式，可得v1 m/s.(2)乙图时刻到q第一次到达平衡位置且向上运动的时间t s0.4 s所以p点一共振动了0.4 s0.1 s0.5 s可得p点经过的路程为52a520.05 m0.5 m.答案(1)1 m/s(2)0.5 m18(10分)如图中实线是一列简谐横波在t10时刻的波形，虚线是这列波在t20.5